触摸屏控制（精选11篇）
触摸屏控制 篇1
1 引言
工业触摸屏完美结合了图形显示和触摸输入,成为工业控制系统人机界面的主流[1]。触摸屏是一种直观的操作设备,用户在触摸屏的画面上设置触摸式按键和数字输入域等图形对象。只要用手指触摸屏幕上的图形对象,计算机便会执行相应的操作,使操作行为变得简单、直接、自然。触摸屏能指示机器设备目前的状况,给出操作的提示,使操作变得简单生动,减少操作失误。触摸屏可以使用画面上的按钮和指示灯,减少PLC需要的I/O点数。触摸屏还具有通信联网、监控和多语言切换等功能[2]。实际应用中触摸屏往往和PLC配合,实时控制由PLC执行,而触摸屏仅起到设定参数、触控输入和显示的功能,使人们忽略触摸屏的控制功能。随着触摸屏技术不断发展,触摸屏的运行速度越来越快,控制功能越来越强,能够使用宏指令[3]或函数功能块,使触摸屏具有C语言或类C语言编程控制的能力,配合具备一定通讯协议的I/O模块,可将触摸屏开发为集触控输入、显示输出和实时控制三合一的控制器,从而摆脱PLC,简化系统,降低成本。
2 基于触摸屏控制的原理
基于触摸屏的控制系统构成如图1所示,控制系统由触摸屏、I/O模块和控制对象三层组成,触摸屏集中了触控输入、显示输出和控制逻辑等功能,通过通讯线路与I/O模块连接,将控制对象的工作状态传输到触摸屏,由触摸屏特定的宏指令或函数功能块进行逻辑运算,产生控制结果,再将结果传送给I/O模块,经过输出接口电路对控制对象进行控制。这样的控制系统引进一个简单I/O模块,弥补了触摸屏没有I/O的功能,使触摸屏成为控制装置。
2.1 触摸屏
触摸屏集触控输入、显示输出、通讯和控制逻辑于一身,是设备的电气控制核心,因此对触摸屏提出较高的要求:(1)稳定性好、可靠性高,平均无故障运行时间应达到5万小时以上,与PLC相近;(2)运行速度快;(3)支持MODBUS等通讯协议或自定义通讯协议;(4)支持宏指令或C语言函数功能块。
2.2 I/O模块
I/O模块应满足如下要求:(1)稳定性好,可靠性高,能满足工业环境要求;(2)支持MODBUS串行协议;(3)具有一定点数的数字量或模拟量的输入/输出接口,能满足机电设备控制的要求。目前还没有支持触摸屏的商品化I/O模块,我们自行开发一个采用8位单片机AT89S52、8点输入/8点输出、2路热电阻输入、低功耗的触摸屏温控I/O模块,电路结构如图2所示,由测温电路、输入/输出电路、通讯电路、设置电路、EEPROM和隔离电源等部分组成。a+、A+、a-端接一路热电阻,b+、B+、b-端接另一路热电阻,可使用2线或3线热电阻输入。如果接入3线热电阻,a+、a-端为电源端,A+为传感器端,如需接入2线热电阻,则将a+和A+短接,再与a-端一起接热电阻。采用1 6位A/D器件CS5531,采样速度可达3.2kSps,使用SPI接口与单片机交换数据。X5045给单片机提供上电复位信号,且内含512Bytes EEPROM,用于保存I/O模块的有关数据。输入电路具备光电隔离、信号指示和抑制抖动等功能,同时为了方便使用,输入端口内含电源,开关信号直接由Xi(i=0～7)端与COM端输入。输出电路Yi(i=0～7)为晶体管输出方式,带有信号指示,其中Y 0、Y 1具有P W M控制的功能。温控I/O模块的节点地址范围1～16,由4位拨码开关设定。波特率(bps)可选为1200、9600、19200、57600,由2位拨码开关设定,数据位8、停止位1、无奇偶检验。
2.3 通讯协议
触摸屏虽然可通过触摸式按键和数字输入域等图形对象输入指令和设置参数,也可将数字显示出来,但不能直接输入或输出与控制对象相关的开关量和模拟量,触摸屏一般有多个串行接口,可通过通讯线路与I/O模块连接,将控制对象的状态输入触摸屏或将触摸屏的控制信号输出到I/O模块,达到构建以触摸屏为核心的控制系统的目的。通过通讯线路将触摸屏与I/O模块连接,双方必须遵守通讯协议才能实现传输,因此,通讯协议是基于触摸屏的控制器的重要功能。串行通讯协议可采用通用和开放的通讯协议,也可使用专用或自定义的通讯协议,但为了I/O模块的通用性,建议使用通用、开放的通讯协议,其中M O D B U S串行通讯协议简捷高效,并得到多数品牌触摸屏的支持,可作为首选。MODBUS协议应用于串行链路时的特点如下[4]:
(1)MODBUS协议描述了一个控制器请求访问其它设备的过程,如何回应来自其它设备的请求,以及怎样侦测错误并记录,制定了消息域格式和内容的公共格式。
(2)MODBUS协议报文简洁,传输效率较高,可一次传输一个或多个开关量和模拟量。
(3)MODBUS协议支持多达247个子节点,每个子节点的地址是唯一的,主节点没有地址,地址0为广播地址,所有的子节点必须识别广播地址。
(4)MODBUS控制器使用RS-232、RS-485实现串行通讯,具有ASCII模式和RTU模式两种通讯模式。ASCII模式将一个字节中的两个16进制数以其ASCII码字符值发送,R T U模式则直接采用1 6进制发送。MODBUS协议需要对数据进行校验,串行协议中除有奇偶校验外,ASCII模式主要采用LRC校验,RTU模式主要采用16位C R C校验。
(5)MODBUS的实质是一种主从应答的通讯协议。
2.4 基于触摸屏的控制装置的特点
目前,触摸屏作为人机接口而非控制器,采用触摸屏作为集触控输入、图形显示和控制逻辑于一身的控制装置,具有如下鲜明的特点:
(1)对通讯的依赖性较高。触摸屏通过通讯线路与I/O模块连接,依靠通讯线路实现信号的输入输出,触摸屏对通讯线路、通讯协议和通讯处理的依赖较高,通讯直接影响到系统运行的安全,一旦通讯中断,控制系统将无法运行。故基于触摸屏的控制装置属于网络控制的范畴。
(2)控制系统的响应较慢。触摸屏控制装置动态响应时间包括信号上传时间、运行处理时间和信号下传时间,有两个影响响应速度的主要因素,一是通讯时间;另一是触摸屏定时器最小设定时间,目前一般为100ms。因此,相对于P L C几个到十几个毫秒的响应时间来说,触摸屏控制装置的响应稍慢。可以从两个方面提高响应速度,一是设置较高的通讯速率,另一是选用定时器可设定周期小的触摸屏。
(3)采用C语言编程。触摸屏的宏指令或C语言功能块采用C语言编程,目前仍无法使用广大电气技术人员熟悉的梯形图,对没有C语言编程知识和经验的技术人员需要学习。
3 基于触摸屏控制装置的应用
恒温箱根据控制温度可分为低温恒温箱(室温以下)和高温恒温箱(室温以上),加热控制恒温箱是高温恒温箱的一种,在工业、医疗和科研实验中广泛应用。恒温箱大多采用51系列单片机或Mega单片机开发的温控器[5,6,7],取得较好的控制效果,但此类温控器有用户界面单一、参数设定不直观、控制不易变更等不足之处。使用触摸屏给温控箱带来诸多益处:(1)控制参数设置简单直观,(2)可用曲线图记录和显示温度变化,(3)可记忆超高温和故障报警时间,(4)易于实现多段温升规律,(5)易于实现多种控制方式,(6)可设计具有较好的操作指导和故障处理的界面。下面以某小型恒温箱为例说明基于触摸屏的控制装置的工程应用。
3.1 硬件设计
恒温箱的技术数据:控温范围25～250℃,精确度±1℃,波动度±2%,电源3Φ380V,电加热6kW。恒温箱的控制系统如图3所示,系统由触摸屏、I/O模块和箱体组成,触摸屏采用显控公司生产的S A-5.7 B型触摸屏,I/O模块自行开发。采用三相固态继电器JGX-3-48-20A控制电炉丝,该继电器的额定电压24～480VAC,额定电流20A,控制电压3～32VDC,完全可以控制6kW的电炉。另外采用接触器KM和温度继电器KTE进行高温保护。当温度超过继电器设定的温度时,其动断触点使KM断电,断开电炉电源,其动合触点使HS发光报警,同时K M断电后其辅助触点将过温度信号告知控制器。采用热电阻Pt100测量温控箱的温度,I/O模块的a+、A+、a-三端接三线热电阻。由具有P W M输出功能的Y 0口控制固态继电器,而使用一般输出功能的Y2口控制继电器K A,固态继电器主要起控温作用,而K A和K M主要起启/停和过高温保护作用。K M F为风扇控制继电器,由Y 3口控制。控制系统的启动按钮、停止按钮、报警确认按钮和控制选择按钮等都采用触摸屏的触控按键来实现,温度显示、温度设定和控制参数设定等通过触摸屏的数值显示和数值输入控件来实现,因此I/O模块无需这些按钮,大大减少了I/O模块的输入点数。
3.2 画面设计
恒温箱控制系统具有6个画面,分别是主画面、控制参数设置画面、数据记录画面、报警画面、多段温升控制画面和帮助画面。主画面具有3个控制按钮,分别是启动、停止和报警确认按钮;3个控制选择按钮,分别是手动控制、自动控制和多段温升控制按钮,控制选择按钮为3选1按钮;5个画面按钮,分别是参数设置按钮、数据记录显示、报警按钮、多段温升设定和帮助画面按钮,按下各画面按钮打开相应的画面。主画面显示当前设定温度和当前温度,还有报警指示灯和故障指示灯。控制参数设置画面可设定P I D参数、P W M周期、最小脉宽、最大脉宽和滞回控制的允许回差,并选择控制方式:PID或滞回控制。多段温升设定画面可设定10段升温或保温,每段需设置起始温度、终了温度和温升时间。数据记录画面采用趋势图显示当前设定温度和当前温度的曲线,报警画面则记录超高温报警或故障报警的日期时间。
3.3 触摸屏设置
触摸屏采用COM1与I/O模块连接。COM1连接的设置:双击工程管理器/触摸屏/连接/COM1连接,打开COM1通讯口属性对话框,在“一般”页面设置设备服务为Modbus RTU/Master;在“参数”页面设置波特率19200bps、数据位8、检验NONE、停止位1,要与I/O模块的通讯参数设置一致。PLC地址设置为1,也要与I/O模块的节点地址设置一致。其他采用缺省值。
在主画面中放置一个定时器,双击定时器图标,打开定时器属性对话框,设置如下:执行方式-始终执行、频率100ms、执行次数0(表示不受次数限制)、功能类型-宏指令、名称:contr(宏指令contr必须事先创建,才能在此处使用)。宏contr每100ms运行一次,相当于数字控制系统的采样周期,编写PID控制算法时要注意这点。
3.4 控制程序设计
(1)创建宏指令contr。触摸屏对温度的控制主要依靠定时执行宏指令contr来完成。创建宏的方法是打开宏指令编辑器,单击“新建”按钮,弹出宏指令编译器,在宏指令名称栏输入contr,表明本宏指令名为contr,而后变量设定表中设定所需的变量,包括I/O变量和内部变量;在编辑框中录入C语言程序代码。程序编写完成后,单击编译按钮,执行编译命令,如果代码无误,则产生宏指令contr的可执行代码,创建一个名为contr的宏指令。创建宏指令contr之后,就可以在定时器中使用。
(2)变量设定。触摸屏的变量分为I/O变量和内部变量,本系统的I/O变量有1个输入离散量、1个输入模拟量和3个输出离散量,输入离散量X 0的地址为COM1口1 x 0,输入模拟量A0的地址为COM1口4x0,输出离散量Y0～Y3的地址为COM1口0x0～0x3,如表1所示。触摸屏的内部变量比较丰富,按程序设计的需要设置即可,但要注意PID等控制参数应位于断电保持区(LW3000～LW3999),否则触摸屏断电后无法保存。
(3)编程。触摸屏控制程序的主要工作在于编写宏指令contr的C语言代码。恒温箱控制程序流程图如图4所示,按照控制要求,可将控制程序分为4个部分,分别为手动控制、自动控制、多段升温给定值计算和故障报警处理。超高温报警是指Y2为“1”时X0为“0”,而传感器故障则由读取的T e m p值来判断,如T e m p大于,认为传感器无故障,可根据温度量程解算温度值,否则认为传感器故障。为了提高控制的响应速度,在程序开始处读取所需的所有输入变量,用局部变量保存并在程序中使用这些局部变量,待程序运行结束之后,将结果刷新输出变量,这样有利于减少通讯的次数,从而提高速度。PID控制时采用具有PWM功能的输出点Y0,需要设置周期值、最小脉宽和最大脉宽,由于触摸屏的响应周期较长,温控模块能够记录和永久保存这些数据,以便触摸屏一次设置即可永久使用这些数据,直至再次改变。这样处理还有一个好处,就是温控I/O模块的P W M周期可小于100ms,提高温控的速度,降低温度波动。采用PID控制和滞回控制两种温控策略,由设置画面选择。PID控制根据温差运行典型数字PID算法来控温,而滞回控制则根据给定温度和允许偏差来控温,当温度高于上限时关闭加热器,低于下限时接通加热器。使用手动控制并记录温度变化曲线,可获得恒温箱的数学模型,帮助设定PID或滞回的控制参数。如果要求打开控制参数设置、数据记录、报警、多段温升控制等画面时,系统都能够有效控制温度,需要在这些画面设置定时器并调用宏contr,否则控制作用仅在主画面。
4 结束语
本文提出一种基于触摸屏的控制装置,通过串行通讯接口外接自行研制的温控I/O模块,克服了触摸屏无I/O的功能,使触摸屏成为集触控输入、图形显示和控制逻辑于一身的控制装置,从而摆脱了较为昂贵的PLC,同时简化了控制系统。这种控制装置非常适合规模较小、过程较慢的机电设备。实验表明,这种控制装置能有效应用于恒温箱温度控制,具有一定的工程应用价值。可以预见,随着触摸屏的稳定性和可靠性不断提高,运行速度不断加快,功能不断增强,这种基于触摸屏的控制装置将得到广泛的应用。
参考文献
[1]廖常初.人机界面的发展趋势[J].电气应用.2006,25(12):14-16.
[2]邹进,甘永梅,肖煦媛,王兆安.触摸屏控制系统组态软件设计与实现[J].工业控制计算机.2005,18(1):38-41.
[3]安刚.浅谈宏指令在威伦触摸屏中的应用[J].变频技术.2008,11(4):22-24.
[4]程杨,刘学平,占涛.一种基于MODBUS协议的工业控制系统设计[J].机械设计与制造.2011,(1):1-3.
[5]张松梅,梁俊凯,刘隆吉.基于C8051F的恒温箱控温系统[J].电子测量技术.2008,31(9):147-149.
[6]舒胜宇.基于AVR mega128的高精度恒温箱控制器[J].微计算机信息(嵌入式与SOC).2008,24(7):152-154.
[7]刘兆新,邓昭锦.一种高恒温精度恒温箱控温系统[J].自动化与仪器仪表.2004,(3):47-48.
触摸屏控制 篇2
触摸屏教学一体机，触摸屏教学一体机的日常维护
近几年，随着触摸一体机产品的不断发展，市场应用引来了一股狂潮。在各个行业中，都已经逐渐使用触摸一体机，并且日益广泛。在教学领域，触摸屏教学一体机的应用已经很普及了，已经在逐渐取代传统的投影机加电子白板和使用了很久很久的黑板。传统的教学模式已经不能够满足新时代学生们的学习需求，而触摸屏教学一体机以图文并茂、多媒体播放、人机触摸交互、功能实用强大等等优点，给多媒体教学注入了新的活力，激发了学生们的学习热情，提高了学习的效率。
多媒体触摸屏教学一体机作为一款新兴的高科技电子触控产品，每天都会被老师和学生不停的使用，即使它的质量和性能再好，如果不注意日常维护的话，它的使用寿命和性能也会大大受到影响的。
下面，由小编来大家介绍一下触摸屏教学一体机的日常维护：
一、机器要放置在比较平的地方，尽量避免倾斜或者振动，不能用尖锐的物体碰撞触摸
屏教学一体机的屏幕，以免引起划伤；
二、在操作触摸屏教学一体机的时候一定要按步骤开关机，不能随意的断电关机，这样对机器的损坏很大，时间长了还容易导致硬盘错误；
三、要注意定时清理触摸一体机屏幕上的灰尘，最好用柔软的抹布轻轻擦干净，不然灰尘太多会影响触摸屏的触摸反应效果；
四、触摸屏使用USB进行供电和触摸汇报的，对触摸一体机非常重要，经常把USB线拔出会导致插口损坏、松动而引起触摸完全失效问题，故不要频繁拔USB线；
五、切勿安装两个或者两个以上的触摸驱动程序，安装两个或多个可能会发生冲突导致触摸功能不能正常使用，甚至有可能会造成系统崩溃；
六、在操作触摸屏教学一体机的时候会产生很多的临时文件，要定时清理临时文件和垃圾文件，以免影响运行速度；
七、在平时使用时，不要随便下载软件或者是浏览一些存在安全问题的网页，要经常使用杀毒软件扫描电脑，以免在不知道的情况下中病毒。
触摸屏控制 篇3
关键词： PLC；触摸屏；装料机
固相萃取（Solid Phase Extraction， 简称SPE）是从八十年代中期开始发展起来的一项样品前处理技术。由液固萃取和液相色谱技术相结合发展而来。主要用于样品的分离，净化和富集。主要目的在于降低样品基质干扰，提高检测灵敏度。
传统的SPE物料多采用人工或简单机械的方式，实现单一品种的填装。多粉尘的生产环境，多品种的填装要求以及低下的生产效率，已经无法满足企业的生产需要。随着自动化技术的不断发展，PLC由于其具有极高的抗干扰能力和可靠性，被广泛应用于工业控制的各个领域。以PLC控制气动元件的实现装料动作，以觸摸屏为人机界面实现控制操作的多工位固相装料机，大大提高了生产环节的可靠性和工作效率。
1.多工位固相装料机的工作原理及总体结构
1.1 多工位固相装料机的工作原理
该多工位固相装料机对于每个工位模具有无塑料容器进行检测，依次进行实现装填下筛板、初次装料、二次装料、三次装料、四次装料、五次装料、六次装料、七次装料、装填上筛板、填装压环等动作，生产流程如图1所示。
2.4变频器控制设计
根据多工位固相装料机的相关要求，本控制系统选用西门子M420变频器，主要技术参数为3相380V输出，额定功输出功率0.55KW，额定输出电流1.6A。控制方式采用端子控制方式，输出频率采用BOP面板控制进行调节。
3.小结
基于PLC与触摸屏技术的多工位固相装料机在天津博纳艾杰尔科技有限公司已投入使用，生产速度可达240支/小时，实现操作简便；工作效率明显提高；劳动力成本大大降低；装填错误率明显降低。
参考文献：
[1]何献忠.可编程控制器应用技术（西门子S7-200系列）[M].北京：清华大学出版社，2007.
基于触摸屏技术的运动控制器 篇4
目前, 我国是世界上经济发展最快的国家之一, 市场上新设备的控制需求、传统设备技术升级和换代对运动控制器的市场需求越来越大。
基于嵌入式控制芯片的运动控制器可以在没有PC机的情况下使用, 降低了设备成本, 集成了触摸屏和中文控制指令则可以降低用户使用难度, 在一些加工工艺较为简单的生产设备上将会成为不二的选则。
运动控制器硬件设计简介
本运动控制器采用意法半导体公司的stm32f103vct6作为核心处理器, 外围设备有一块电阻式的触摸屏, 输入输出端口, 步进电机及驱动设备构成。触摸屏用于输入指令以及界面显示。输入输出端口用于与外部其他设备的通信。而步进电机和驱动设备是我们的控制对象。
触摸屏程序设计
触摸屏程序设计分为两个部分, 一个是触屏程序设计, 一个是显示程序设计。
触屏的程序设计。
触摸屏的原理简单来讲, 它上面有一个XPT2046, 它是一个四线制触摸屏控制器, 内含12位分辨率125KH转换速率逐步逼近型A/D转换器。XPT2046能通过执行两次A/D转换查出被按的屏幕位置。所以设计触摸屏函数时, 就是不断扫描屏幕是否按下, 当屏幕按下的时候, 相应按下的标志置位, 并且得到按下的点的坐标。
下面我们来介绍一下如何根据上述原理在触摸屏上做一个按键。我们可以先确定想要画的按键位置, 然后根据4个顶点坐标画一个按键的框, 该框的坐标值是已知的, 程序中先判断按键是否按下, 如果按下, 判断按下的点是否在坐标的范围内, 便可确定显示屏上的这个按键是否按下, 然后实现相应的功能。
多界面的制作和切换。
由于考虑到运动控制器界面的复杂性, 我们可能需要多个界面, 那这些界面该如何切换呢?事实上, 我们这里运用了状态机的思想。每一个界面作为一种状态, 定义了一个状态变量。在while (1) 中, 使用了一个switch语句, 通过状态变量来显示相应的界面, 每个界面中都会有按键可以改变状态变量, 上图中的翻页键和设置键便是指向其他界面的键。
运动控制器的指令设计
我们设计的运动控制器提供的指令有位移指令、延时指令、速度指令、输入指令、输出指令、扫描指令、跳转指令、结束指令。与传统的控制器不同的是, 我们通过取模软件取模, 将所有的指令实现为中文, 使得操作的难度大大降低。
指令的存储格式
下面我们介绍下指令的格式。所有的指令都有自己的序号, 名称和操作数。第一列的00~04为序号, 第二列的位移、时间等为指令名称, 第三列则为操作数。为了存储的方便, 存储指令的时候实际上是用结构体实现。定义了一个指令结构体, 该结构体的成员为名称和操作数。然后建立一个指令的结构体数组, 指令的名称是一个char型字符, 从0x00~0x08 (包含空指令) 。而指令的操作数是4位的char型数组 (除了位移指令) 。事实上并不是每一个指令都需要4位操作数, 这样做的原因是为了程序存储时数据对齐。
指令的解释和运行
在运行之前, 需要对指令做解释。解释的总体思路是根据指令内部存储代号来分别解释, 将4位的操作数转换为有效的参数。按顺序读入指令, 判断其代号, 然后送入相应的函数做解释得到指令参数。
指令运行时, 程序中有一个变量j初始化为0, 然后读取数组第一条指令的代号, 判断是哪种指令, 执行相应的函数, 并将上述由操作数做解释后的指令参数作为形参传入。执行完一条程序后返回, j自加1, 读取第二个指令的名称, 继续执行, 直到读取到结束指令时停止。
实现步进电机的加减速
我们先简单的介绍下步进电机。由于我们使用了相应的驱动, 这里只需要对该驱动输入相应的脉冲和方向便可控制电机。步进电机是每发一个脉冲走一个角度, 所以它的速度取决于发送脉冲的频率。
本文采用定时器的PWM模式, 设定占空比为50%, 使能定时器的溢出中断。步进电机的启动参数为加减速时间, 速度最大值, 脉冲个数。本文所使用的加减速为直线加减速。加减速过程分为两种情况, 一种由于速度值设置过大, 脉冲个数小, 使得运行达不到最大速度, 只有加速和减速过程, 速度曲线大致为三角形。另一种便是既有加减速又有匀速运行状态, 速度曲线大致为梯形。
具体实现时, 先计算中点P=N/2, 定时器每发出一个脉冲便会进入溢出中断, 并对脉冲个数进行计数, 并且根据式子 (1) 和 (2) 计算出下一个脉冲的速度, 根据速度改变定时器的频率。当个数小于P时, 逐脉冲进行比较, 当前速度是否达到最大速度, 如果达到, 记录下当前的脉冲个数P1, P1~ (N-P1) 阶段为匀速阶段, 而到 (N-P1) 时电机进入减速阶段, 这时的加速曲线为梯形。如果到中点P时还未达到最大速度, 说明设置的参数达不到, 此时在中点开始减速, 加速曲线变为三角形。其中
结束语
触摸屏孩子 篇5
2006年开始，同类的报告就表明，孩子在新型电子设备上花的时间更多了，许多家长丢给孩子一个iPad，孩子能安静地玩上半天，这些在触摸屏陪伴下长大的孩子被叫做“触摸屏一代”。《大西洋月刊》最近有一篇文章以此为标题，讲越来越多的孩子把iPad当作心爱的玩具，他们享受手指带来的“操控感”。现在，孩子们玩平板电脑的时间过多，成了家长担心的问题。事实上，有不少家长规定，只许玩半个小时或一个小时平板，但这个东西的魔力太强，很多家长，周末躺在床上，可以玩一天的平板。
美国加州有一个开发者会议，众多婴幼儿软件开发者商讨怎么让1到4岁的孩子对游戏或软件更易上手。以往的孩子们用手指玩沙子抓蜘蛛，手指是智能发展的一个重要感官，现在，手指触摸屏幕，可能是孩子们最重要的游戏，尽管许多应用都打着“教育”的旗号，但这东西真能“教育”好孩子吗？其实，许多儿童用软件被归入“教育类别”，只是为了消除父母的负罪感。大多数应用是玩，不涉及输赢，不是为了创造一个排斥成人的儿童世界，都是为了家人玩乐而设计，没想着教孩子什么，只是为了玩。
我知道这样一个故事，愿意和你分享。有个小孩子，今年6岁多，从3岁开始，他就在一切他能拿到的屏幕上玩《愤怒的小鸟》《植物大战僵尸》。直到当工程师的爸爸开始教他用Scratch编游戏。Scratch是一套图形化的儿童编程语言，不需要任何代码，只要使用鼠标将各种指令模块拖拽到脚本区域就可以组成游戏、卡通和动画，就像玩积木一样简单而有趣。
这个孩子的第一个作品是一只恐龙与一只翼龙打架，在工程师父亲的指导下，他很快就学会了怎么创建角色、挑选舞台背景，他知道按什么键，就可以触发一个事件，碰到某个物体，会产生什么样的效果。他还懂得了一些对小孩子来说很抽象的概念，比如坐标、方位、条件、重复执行、分支处理，甚至还知道广播和处理事件。
对此，他的父亲又惊讶又欣喜，“‘重复执行’这种概念，如果用语言跟他解释，可能解释100次也说不明白。但他拖一个‘重复执行’的命令到脚本区，就能看到他的角色—一只黄色的小猫从走一步的状态切换到一直走的状态，立刻就明白是什么意思了。”
这就是Scratch的好处，简单，易学，操作即时运行，即时可见结果，还能随时改动。这个孩子的父亲在IBM中国工作，Scratch软件的开发者是麻省理工学院媒体实验室的Mitch Resnick教授。这位教授有一个信仰，认为一个人最好的学习体验来自参与某种形式的设计、创造、发明或自我表达。Resnick教授说，计算机是有史以来最伟大的创造性材料，人们可以用它来创造几乎任何东西，可惜的是，绝大部分人在使用计算机时，只是把它当成查询和处理信息的工具。一个人会用Word、Google，会发电子邮件，就能自称“熟练使用计算机”吗？信息时代的“技术素养”，不仅意味着要懂得如何使用技术工具，而且要懂得怎么利用这些技术来创造点什么。
这样来看，所谓触摸屏一代，首先是给父母带来一个课题，我们会拿平板电脑做什么呢？如果我们只把它当成一个娱乐工具，那这东西对孩子也只是个玩具，如果我们利用电子设备提升自己，那电子设备对孩子也会有很大的好处。“我们对于这个世界的感知受到工具与媒介的深刻影响。当我们获得新的工具或媒介时，我们不仅能完成新的任务，而且我们看世界的方式会不一样。”Resnick教授如是说。
（摘自 作者的博客）
基于触摸屏的直流电机控制系统 篇6
传统的直流电机调速方法存在着调速响应慢、精度差以及调速装置复杂等缺点。随着新型电子器件的出现, 以开关频率高的全控型晶体管作为开关器件的直流脉宽调制 (PWM) 调速系统也应运而生, 该调速方法可显著降低系统功耗, 提高系统的响应速度并且降低运行噪声, 已成为直流调速系统的主要发展方向。与此同时, 由于计算机技术和微电子技术的高速发展, 电动机的控制策略也发生了巨大的变化, 同模拟控制方式相比, 数字控制方式可以采用更加灵活多样的控制算法来对电机系统进行控制, 不仅可以降低控制电路的复杂程度, 提高设计和制造的灵活性, 在控制精度、稳定性及一致性等方面也较模拟控制方式有显著优势, 因此传统的模拟控制方法已逐渐被以微处理器为核心的数字控制方法所取代。此外, 随着自动化程度的不断提高, 很多工作环境中不仅要求电机控制系统具有优异的控制性能, 还要求系统具有良好的人机交互特性, 便于操作人员在系统运行过程中直观地了解设备的运行状况, 方便地进行参数设定与修改。因此, 数字化的人机交互功能的实现对提高电机控制系统的性能起着不可忽视的作用。
笔者设计的直流电机控制系统以带DSP引擎的16位微处理器为控制核心, 采用PWM直流脉宽调制方式和数字化PID技术实现直流电机闭环速度控制。为便于参数设定和状态显示, 选用触摸屏进行人机交互, 提高了整个控制系统的灵活性。
1 控制系统方案简介
采用触摸屏实现人机交互的直流电机控制系统方案如图1所示。该系统主要完成转速测量与控制、过流保护以及人机交互等功能。系统中主控制器选用Microchip公司为嵌入式电机控制应用而设计的16位微处理器ds PIC30F6010A, 具有8个独立或4对互补的电机控制专用PWM输出, 可以很方便地对电机进行PWM控制。此外, 其自带的DSP引擎可实现控制环的快速响应。
系统中控制对象为48V/20A直流电动机, 在实际运行过程中, 操作人员通过触摸屏的人机交互界面设定好电机的目标速度后, 微处理器输出PWM信号至MOSFET驱动电路, 驱动直流电机旋转。为实现电机的可逆调速, 驱动部分采用H型双极性可逆PWM结构。直流电机运行速度通过增量式光电编码器进行检测, 由于ds PIC30F6010A微处理器本身自带正交编码器模块, 故编码器送出的A/B/Z三相信号无需经过相位判别电路, 即可直接送入控制器进行速度测量, 简化了系统硬件设计。系统检测出电机实际运行速度后, 根据相应控制算法调节PWM输出, 从而对电机速度进行控制。另外, 为保护电机, 系统采用霍尔电流传感器检测电机电流, 并在电机过流时关闭PWM输出, 从而达到保护电机的目的。
2 系统硬件组成
该系统硬件部分主要由MOSFET驱动电路、触摸屏电平转换电路、电机速度测量电路、电流检测以及过流保护电路等组成。
2.1 MOSFET驱动电路
为实现直流电机可逆调速, 系统采用如图2所示的H型双极性可逆PWM驱动方式驱动直流电机[1]。该全桥电路由4个N沟道MOSFET功率场效应晶体管75NF和4片功率二极管构成, 其中二极管在场效应管关断时为电枢回路提供释放电感储能的续流回路。系统有两组开关管, Q1和Q3为一组, Q2和Q4为另一组。同组的开关管同步导通或关断, 不同组的开关管的导通与关断则恰好相反。在每个PWM周期里, 当控制信号Ug1为高电平时, 开关管Q1和Q3导通, 此时Ug2为低电平, 因此Q2和Q4截止, 电枢绕组承受从A到B的正向电压;当控制信号Ug1为低电平时, 开关管Q1和Q3截止, 此时Ug2为高电平, 因此Q2和Q4导通, 电枢绕组承受从B到A的反向电压, 在一个PWM周期里电枢电压经历了正、反两次变化。双极性可逆PWM驱动时, 电枢绕组所受的平均电压取决于占空比D的大小:当D=0时, Ua=-48V, 电动机反转, 且转速最大;当D=1时, Ua=48V, 电动机正转, 转速最大;当D=1/2时, Ua=0, 电动机不转。虽然此时电动机不转, 但电枢绕组中仍然有交变电流通过, 使电动机产生高频振荡, 这种振荡有利于克服电动机负载的静摩擦, 提高动态性能。该驱动电路工作时, 需要将控制电路的输出脉冲放大到足以激励MOSFET管导通, 在此选用IR公司的IR2110作为栅极驱动器[2]。
2.2 触摸屏电平转换电路
系统选用威纶通科技有限公司生产的MT6100I触摸屏完成人机交互, 该触摸屏具有强大的图形显示功能和数据处理功能, 并支持RS-232和RS-485两种通信接口, 广泛应用于各种工业场合。
由于RS-485采用平衡发送和差分接收的方式传递数据, 因而抑制共模干扰的能力较强, 传输距离也较远。考虑到电机所处的工业环境较为复杂, 为提高系统抗干扰能力, 增强通信可靠性, 选用RS-485接口完成单片机与触摸屏的通信。
由于单片机串行通信端口为TTL电平, 因此必须进行电平转换方可正确通信。电平转换电路如图3所示, SCIRXD和SCITXD为微控制器的串行收、发引脚, 由于RS-485采用半双工工作方式, 任何时候只能有一个点处于发送状态, 因此发送电路必须由使能信号SCIEN加以控制。收发信号以及使能信号均通过6N137光耦隔离后, 送至电平转换芯片。RS485A和RS485B为RS-485总线的输出, 利用电阻将输出上拉和下拉, 可在电路驱动器关闭时使输出处于固定电平, 3个瞬态抑制二极管起保护RS-485总线的作用[3]。
3 系统软件
系统软件设计部分主要包括HMI人机交互界面设计、触摸屏与微处理器通信的Modbus协议实现、数字化速度和电流调节、电机PWM输出、霍尔电流传感器电流信号的AD采样以及正交编码器模块速度测量等部分。
3.1 HMI人机界面
选用的威纶通触摸屏MT6100I配备图形功能强大且简单易用的组态软件Easy Builder 8000, 可根据不同客户需求, 方便、快速的生成个性化的人机界面, 用户可以自由组合文字、按钮、图形及数字等功能元件, 创建出直观的屏幕画面, 完成人机交互界面的设计。
组态软件Easy Builder 8000可以提供12个用户、6个等级密码的保护, 有利于对某些特定参数进行限定, 保护了用户的利益。此外, 触摸屏具有超大的128MByte内存, 给程序提供了足够的画面存储空间。基于触摸屏的直流电机控制系统的人机界面主要由系统主画面、参数设定与数据显示及故障报警等界面构成。
当MT6100I触摸屏连接到控制系统以后, 触摸屏采用主从通信模式与微处理器交换数据, 在本系统中, 将触摸屏设为从站, 微处理器作为主站, 设计人机界面时需要在组态软件中把HMI设置为Modbus Server模式。
3.2 Modbus协议的软件实现
触摸屏与微处理器按照RS-485总线方式交换数据时, 需要根据触摸屏采用的通信协议为微处理器编写相应的通信程序。Modbus协议是美国Modicon公司推出的一种有效支持控制器之间以及控制器经由网络 (如以太网) 与其他设备之间进行通信的协议[4]。笔者使用的Modbus通信协议以RTU通信数据传输模式完成微处理器和触摸屏之间的主从通信。图4为微处理器作为主站对触摸屏从站进行读、写操作的程序流程图。
在Modbus RTU模式下, 为避免误码保证通信的可靠性, 采用通信领域常用的CRC-16校验法对数据进行校验。在触摸屏与单片机进行通信时, 若校验错误, 则程序直接返回。由于微处理器对CRC校验码的计算速度要求比较高, 采用基于查表的CRC校验算法, 可满足高速通信的需要。
3.3 控制方案的软件实现
为使系统具有良好的调速性能, 采用由电流内环和速度外环组成的双闭环控制方案实现闭环调速, 具体调速方案如图5所示。速度调节器的作用是对给定速度与反馈速度之偏差按一定规律进行运算, 并通过运算结果对电动机进行调速控制;由于电动机轴的转动惯量和负载轴的存在, 速度时间常数较大, 系统的响应较慢, 而电流调节器的引入则能改善系统的快速性和稳定性, 增强系统的抗电源扰动和抗负载扰动能力。
双闭环调速方案中包含的控制模块有速度PI调节模块、电流PI调节模块和PWM控制模块, 均是通过软件来实现的。具体实现方法为:在每个PWM周期 (50μs) 均完成一次电流采样和电流调节。程序中先通过微处理器AD采样模块测量霍尔电流传感器的输出电压, 获得直流电动机电枢的实际电流;速度采样子程序则通过微处理器正交编码器模块计算光电编码器输出脉冲数获得当前速度。速度调节子程序以速度给定值和速度采样子程序得到的速度反馈值的偏差作为输入, 通过调用PI控制算法, 得到电流的给定输出值。电流调节子程序则以速度调节器的输出电流给定值和电流采样子程序得到的电流反馈值之间的偏差为输入量, 通过调用电流调节器的PI算法, 给出目前功率模块PWM的占空比, 实现电机速度的控制。
4 结束语
基于Modbus协议的直流电机控制系统, 以专用控制芯片ds PIC30F6010A为主控制器, 充分利用其高效的运算处理能力、便捷的PWM输出功能和实用的正交编码器模块功能, 实现了数字化双闭环调速方案, 并且基于Modbus通信协议实现了控制系统与触摸屏的可靠通信。该控制系统已在TIG焊接设备中实现了送丝电机的速度调节, 能满足焊接过程中送丝的要求。经实践检验, 该控制系统具有良好的调速性能和人机交互性能, 且硬件设计简单, 适用于对直流电机的调速性能和人机交互性能有较高要求的应用场合。
摘要：以直流有刷电机为控制对象, 选用H型双极性可逆PWM调速方案, 设计数字化直流电机控制系统。该系统以专用电机控制芯片dsPIC30F6010A为主控制器, 完成了双闭环电机调速方案的数字化实现, 并实现了支持Modbus协议的触摸屏与微处理器之间的RS-485通信。实验结果表明:该控制系统具有良好的调速性能和便捷的人机交互性能, 由于硬件设计简单且工作可靠, 在送丝机控制系统中取得了良好的控制效果。
关键词：有刷电机,调控,PWM调速,Modbus协议,触摸屏
参考文献
[1]易继锴, 江祥贤.电气传动自动控制原理与设计[M].北京:北京工业大学出版社, 1997:207~220.
[2]伍洲, 方彦军.IR2110在电机驱动器中的应用[J].仪表技术与传感器, 2008, (11) :88~90.
[3]孙刚.基于Modbus协议的4~20mA电流输出智能模块[J].仪表技术与传感器, 2010, (3) :78~79.
触摸屏控制 篇7
(一) 数控铣床的发展。
随着社会生产和科学技术的发展与进步, PLC技术正在不断地深入到各个领域并迅速地向前推进, 在数控领域更是体现了其强大功能。如:在原有普通铣床的基础上, 对其进行改造, 成为有触摸屏、PLC控制的数控铣床。实现曲线、直线等不同的加工路线, 力求达到各种工件的加工要求和工件的美观性。如此在机床系统中采用了触摸屏、PLC控制, 使电气部分的抗干扰能力增加, 提高了机床的运行可靠性, 因而增加了设备的柔性, 提高了设备的使用效率。
我国是一个机床生产和应用大国, 但数控技术的应用水平还不高, 严重制约着我国制造业水平的提高。国际上的相关开发计划对我国的数控技术的发展提出了严峻的挑战, 同时也带来了机遇, 数控系统在加工制造领域很好地推广和应用, 有助于提高生产的自动化水平, 减小操作人员的劳动强度, 使我国逐步成为一个自动化强国。
(二) 课题设计思路。
本课题原型为传统铣床, 以体现其结构简易, 让人更容易了解其功能和结构。整个过程包含了机械和电器两部分的设计安装。机械部分主要包含了底座的设计、立柱的设计、横梁的设计、工作台的设计、以及滚珠丝杠的选用等几个部分;电气部分主要由PLC的选用以及编程、触摸屏的选用以及编程和外部接线盒等几个部分构成。最后实现机械部分:以滚珠丝杠实现了工作台X、Y、Z三个方向的自由进给运动和相关部件的紧密配合, 可以较好地完成简单工件的铣削加工。电气部分设计由触摸屏和外部接线盒控制PLC, 有三台步进电机达到铣床的自主铣削工件的目的。
二、课题的任务描述
课题任务是:由触摸屏、PLC控制的微型数控铣床自动铣削中德学院标志“CDIAW”几个字母。其工作台主要由横向 (X) 、纵向 (Y) 、竖直方向 (Z) 三方向步进电机分别驱动X、Y、Z三个方向的滚珠丝杠进行传动, 每次数控铣床重启时, 铣床为初始状态, 建立机床坐标系, 才能继续下面的动作。工作台上装有工件, 通过触摸屏程序控制PLC, 由PLC程序控制步进电机和直流电机, 最终达到控制简易数控铣床, 铣削中德学院标志“CDIAW”字母的目的。
三、电气部分
(一) 步进电机部分。
因为课题是简易的数控铣床, 对定位的准确性要求较高。因此, 课题在X、Y、Z三个方向采用了定位准确的步进电机。所用型号为:42BY两项混合式步进电机, 这种电机的应用较为普遍。如图2所示为42BY型两项混合式步进电机的相关内容。
(二) 直流电机。
因为要铣削工件, 所以选择了扭矩较适中的36JX10K5.1G6D/3540-2430永磁直流行星齿轮电机。相关内容如图3所示。
因课题需要选择了特殊的轴径为6的直流电机。相关参数为:额定电压24V, 空载转速3, 000r/min, 空载电流50m A, 额定转速2, 300r/min, 额定转矩80g·cm, 输出功率2.1W, 额定电流210m A, 堵转转矩385g·com, 堵转电流1.5A。
(三) PLC与触摸屏及行程开关。
因为系统程序中应用到了步进电机, 所以选用学校现有的FX2N-32MT晶体管式PLC。它能更好地实现对步进电机脉冲信号的反映。
系统中对触摸屏没有特殊要求, 选用了学校现有的三菱GT1155-QSBD-C型触摸屏。它主要起启动系统、停止系统运行、急停以及报警的作用。
行程开关在系统中装有六个, 它主要起限位和保护的作用。行程开关分别安装在各丝杠有效行程的两端, 当系统程序出现故障, 而导致丝杠滑块驶出有效行程区时, 会触到行程开关, 从而使系统停止工作。
(四) 手动控制部分。
从系统整体考虑, 手动控制按钮主要起应急作用, 当触摸屏出现故障而无法对系统进行控制时, 可以通过手动控制按钮控制系统。手动控制部分包括启动、停止、急停和报警灯等部分。
四、调试及测试
课题中涉及到的调试有机械调试、电器调试和程序调试。
(一) 机械调试。
对整个系统机械部分的连接处进行检查, 看是否存在连接不牢固。检查丝杠是否能够带动工作台正常传动。如有连接不紧固, 传动不正常等状况, 对其进行校正并紧固。
(二) 电器调试。
对电气部分的控制按钮、行程开关、触摸屏及PLC部分进行检查, 并用万用表对各接线处检查, 看电气部分是否运行正常。如出现故障, 查找故障原因, 并进行调试, 直到运行正常。
(三) 程序调试。
程序调试主要包含PLC程序和触摸屏程序。首先, 看PLC和触摸屏是否能够正运行, 如运行正常, 再查看系统是否按PLC及触摸屏的程序正常运行。如不能满足上述要求, 检查出现的故障原因, 并对其进行修正、调试, 直到运行正常。
五、总结
(一) 工作保护与课题问题。
本课题应用性强, 扩展性也比进较强。例如:可以通过改变铣刀的大小来达到其他铣削目的, 还可以增加手动控制部分, 来分步控制系统。在整个系统实际操作过程中, 应遵守相关工作保护规则, 具体如下:一是在操作铣床前, 应穿好工作服, 戴好眼镜。女同志必须带上帽子。完成操作后, 自觉打扫卫生, 工量、夹具放回原处。二是在电气调试前, 穿好绝缘鞋。提醒周围人员系统正在通电运行, 注意安全。三是若系统调试中出现问题, 需要修改, 严禁带电操作。
(二) 课题相关问题。
一是直流电机与铣刀的连接杆不同轴, 铣刀晃动。 (应用同轴度较高的连轴杆, 采用弹簧套紧固) 二是竖直方向丝杠与铣床横梁装配设计有问题。 (建议:横梁铣槽, 然后放入竖直丝杠, 在横梁两侧紧固) 。三是铝型材底板太小, 布局太紧凑。 (建议:用大的底板) 四是线路太多, 按钮盒显小, 采用了两根有机玻璃条加高。五是课题由于时间紧迫未能实现原有铣削中德标志 (CDIAW) 的要求。解决方案:应该熟悉了解步进电机与SPS扩展模块FX2N-20GM之间的技术衔接, 与其生产商进行技术交流或短期培训, 将FX2N-20GM中的插补程序充分运用到模拟铣床中完成铣削中德标志的任务。
摘要：数控铣床是现代工业生产中不可缺少的部分, 可以高速、精确地铣削零件。本文就铣床的机械结构、电气控制和数控三部分进行了设计, 基本可以满足铣床的运行。大体可分两大技术要点:一部分为机械加工方面;另一部分就是电气部分。首先通过部件的联接, 铸造出一个合格的机械本体, 使其具有高性能、配置灵活、结构紧凑、易于使用、可靠性高的特点。然后把触摸屏、PLC等电气设备安装于工作板面, 使其结合机械本体构成一个简单的数控铣床。结合实际生产此简易数控铣床体现了数控铣床的相关技术要点;它可以自动化地对工件进行简易的加工。
关键词：铣床,PLC,步进电机
参考文献
[1] .胡荆生.公差配合与技术测量基础 (第二版) [M].北京:中国劳动社会保障出版社出版发行
触摸屏控制 篇8
在电子产品及工业产品的设计中, 触摸屏由于其轻便、占用空间少、方便灵活等优点越来越受到设计师及用户的青睐。触摸屏可作为模拟键盘, 使用起来比普通键盘灵活, 因为键的位置可根据需要进行改变, 并且省去了按键所占用的空间。触摸屏分为电阻、电容、表面声波、红外线扫描和矢量压力传感等, 其中四线电阻触摸屏应用广泛。
1 ADS7843简介
ADS7843是一款专为四线电阻触摸屏设计的带SPI接口的12位AD转换器, 内部含模拟电子开关和逐次比较型AD转换器。当要采样Y方向的AD值时, 通过将Y+、Y一端施加电压, 将X+送入AD转换器得到Y方向的AD值;同理可得X方向的AD值。而这些转换均由MCU通过SPI方式向ADS7843发送命令来完成。ADS7843的引脚功能如表1所示。
ADS7843之所以能实现对触摸屏的控制, 是因为其内部结构很容易实现电极电压的切换, 并能进行快速A/D转换。内部结构如图1所示, A2~A0和SER为控制寄存器中的控制位, 用来进行开关切换和参考电压的选择。
2 触摸屏控制系统设计
以应用广泛的STC89C52作为主控制器, 进行触摸控制系统设计。
2.1 硬件接口电路设计
ADS7843串行接口的一次完整操作需要3×8=24个DCLK时钟周期, 前8个脉冲接收8位的命令, 并在第6个脉冲的上升沿开始A/D转换器进入采样阶段, 从第9个脉冲开始进入转换阶段, 输出, 输出12位采样值, 转换结束进入空闲阶段。直到24个DCLK结束, CS置高电平, 一次测量结束。ADS7843采用、转换时序如图2所示。
ADS7843与STC89C52的连接图如图3所示。
2.2 软件设计
当用户在触摸屏上的有效区域内点击时, 触摸屏的X方向、Y方向输出电阻分别随X和Y呈线性变化, ADS7843控制器将其分别转换为12位数据, 通过中断告知STC89C52需要接收数据, STC89C52接收到数据后进行处理;首先进行触点数据是否有效判断, 包括两方面:一是判断是否误操作, 即是否是由于人的抖动产生的错误数据;二是ADS7843传过来得数据是否有效, 由于刚开始的传过来的第一个坐标是用户开始接触触摸屏时产生的, 电阻不准确, 导致数据也不准, 通常要去掉;在接收过程中采用多次平均的方法, 假如有一次接收的数据和平均值差别很大, 则这次测量就作废, 需要重新测量。一旦数据有效, STC89C52接着计算触点坐标落在液晶屏的位置, 根据计算的结果判断执行相应的功能函数。使触摸屏和液晶屏有机的结合起来, 建立一定的逻辑关系, 交互地进行信息存取和输出。软件设计流程如图4所示。
在程序设计中会有一些需要注意:触摸屏初始化时要预写状态字, 不进行预写或错误的状态字写入将会影响中断信号的产生;由于触摸屏幕时抖动的存在, 刚接触屏幕时的起始几次A/D转换和触摸动作将要完成的最后几次转换一般情况下是不准确的, 应该在程序中避开;由于人的手指有一定的宽度, 因此在触摸屏幕时A/D转换输出的数值大概在10~30个像素点内漂移, 这可以在程序优化模块中利用软件方法来消除这种漂移, 从而得到精确的输出结果。
3 结束语
ADS7843是一种低功耗, 高速率的触摸屏接口芯片, 技术成熟, 硬件连接及软件控制都较为简便, 在实际开发设计中应用广泛。
摘要：触摸屏在现代电子设备中广泛使用。本文介绍了四线电阻式触摸屏控制器ADS7843特点, 并详细介绍了以STC89C52为主控制器的触摸屏控制系统的硬件与软件设计方法。该方法具有通用性, 有一定的实用意义。
关键词：触摸屏,ADS7843,STC89C52
参考文献
[1]崔如春, 谭海燕.电阻式触摸屏的坐标定位与笔画处理技术[J].仪表技术与传感器, 2004 (8) :49-50.
[2]胡冰, 吴升艳, 等.ADS7843触摸屏接口[J].国外电子元器件, 2002 (7) :27-29.
[3]程凯, 杨晓.5l单片机系统中的触摸屏坐标算法[R].北京:中国电器论坛, 2004.
[4]张井刚, 郑建幅.如何解决AD7843在触摸屏系统应用中的问题[J].电子系统设计, 2006, 3 (2) :45-47.
触摸屏控制 篇9
随着商业自动化程度的提高, 自动售货机这种新兴售货终端应运而生。自动售货机是一种全新的商业零售形式, 它不受时间、地点的限制, 能节省人力、方便交易。现代自动售货机的种类、结构和功能依出售的物品而异, 主要有食品、饮料、香烟、邮票、车票、日用品等自动售货机。进入21世纪时, 自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。
1 系统设计要求
此设计为基于触摸屏的自动售货机控制系统。
(1) 此售货机可以自动出售汽水和咖啡, 汽水售价7元/杯;咖啡售价9元/杯, 购物时需要投入1元、2元或5元硬币。
(2) 当投入的硬币总值超过7元时, 汽水指示灯亮;又当投入的硬币总值超过9元时, 汽水及咖啡指示灯都亮。
(3) 当汽水指示灯亮时, 按汽水按钮, 则汽水阀门打开流出汽水, 10秒后自动停止, 这段时间内, 汽水指示灯闪烁。
(4) 当汽水、咖啡指示灯都亮时, 若按汽水按钮, 则汽水阀门打开, 10秒后自动停止, 汽水流出的时候, 汽水指示灯闪烁;若按咖啡按钮, 则咖啡阀门打开, 10秒后自动停止, 咖啡流出的时候, 咖啡指示灯闪烁。
2 设计方案
2.1 硬件设计
本系统根据实际控制要求所需的端子数选择PLC为三菱FX2N-24MR型。它是输入12点输出12点型, 属于微型PLC, 它体积小, 重量轻, 使用寿命长, 编程和维护方便, 故障率低。
自动售货机汽水喝咖啡的出口由电磁阀控制, Y2、Y3接电磁阀, Y0、Y1接汽水和咖啡的指示灯, I/O接线图见图1。
2.2 软件设计
选择其中一个购买程序为例, 如图2所示。
当M110闭合并且咖啡出口关闭时, 如果按下“购买汽水键”M103, 则汽水出口Y2得电流出汽水, 同时T2开始计时, 当T2计够10秒时T2动作断开Y2的自锁, 停止流出汽水。购买咖啡也是同样的原理。
2.3 触摸屏画面设计与仿真调试
基于本设计的控制要求和仿真调试, 本自动售货机选用的触摸屏是三菱公司A960颜色为256色, 它与电脑及PLC通信基于RS-232通信协议。绘制触摸屏画面的软件选用GT Designer2, 此软件是针对与FX系列触摸屏画面绘制的汉化软件, 使用简单, 易于操作。本售货机触摸屏画面设计为基本画面3个, 分别为首页欢迎屏、投币购买页、统计页面;窗口画面3个, 分别为汽水购买画面、咖啡购买画面、余额不足报警画面。
选择其中一个投币购买画面为例, 如图3所示。
3 结束语
本设计自动售货机能很好的满足自动售货的要求, 设计采用模块化设计思路, 提高设计效率, 节省时间。操作界面简单明了, 操作简单, 过程可观看, 能实现触摸操作, 在很大程度上方便了消费者的要求。并且具有销售统计功能, 方便管理员掌握销售情况, 能实现自动售货在很大程度上减轻了人力投入。不足之处是钱币识别需要外部钱币识别模块, 1元2元5元需要分别对应投入才有效, PLC本身不能识别钱币真伪。需要改进的地方是, 把投币口合并为一个, 并可以识别其他面值的钱币。
摘要：本文介绍了自动售货机的基本原理以及工作流程, 对可编程控制器与触摸屏技术应用于自动售货机的设计思路作了介绍, 详细阐述了系统的硬件组成和软件设计。24小时无人售货的系统可以更省力, 运营时需要的资本少、面积小, 有吸引人们购买好奇心的自身性能, 可以很好的解决人工费用上升的问题等各项优点。
关键词：自动售货机,PLC,触摸屏,通信
参考文献
[1]郭艳萍.电气控制与PLC技术[M].北京师范大学出版, 2008, 5.
[2]廖常初, 主编.FX系列PLC编程及应用[M].机械工业出版社, 2005, 4.
[3]陈在平, 赵相宾, 主编.可编程控制器技术与应用系统设计[M].机械工业出版社, 2002, 6.
[4]严盈富, 主编.触摸屏与PLC入门[M].人民邮电出版社, 2006, 11.
触觉技术：颠覆触摸屏 篇10
3月7日的TheNewiPad发布会留下了一个悬念。
发布会开始前，坊间开始流传苹果已经与来自芬兰的触感技术公司Senseg合作，将新一代iPad的触摸屏体验提升到一个全新的层次。而苹果不仅邀请了Senseg来参加发布会，还将发布会的标语定为“Wehavesomethingyoureallyhavetosee.Andtouch”，这些暗示吊足了外界的胃口。
虽然最终发布的“牛排”并未如大家猜测的植入新一代的触摸反馈技术，但是或许在明年发布的下一代产品中，这项技术就会与大家正式见面。
真实的触摸体验
“牛排”的发布也让Senseg这家不见经传的创业公司浮出水面。
2006年，Senseg成立于芬兰，它所开发的触感反馈技术因为能够准确模拟纺织品的表面质感，被美国《时代》杂志评为2011年年度50大最佳发明之一。
Senseg的触感反馈技术并不会改变设备显示屏的物理结构，它的原理是向使用者发射身体难以察觉的电信号，进而在皮肤周围形成一个震荡静电场。当用户接触显示屏时，静电能够调节手指与显示屏间的摩擦，进而使用户产生仿佛真实一般的纹理感受。
无独有偶，在今年的洛杉矶国际图形学年会上，一款由迪士尼开发的名为REVEL的显示设备惊艳全场，其技术原理与Senseg颇为相似。当用户用手划过在REVEL时，表面上看只是手与光滑的玻璃屏幕在发生接触，然而用户体验到的却是在抚摸诸如木制品、墙面、鹅卵石等。
虽然这项技术还未真正推向市场，但是仅从现有的描述已经足以让人期待。仔细想想，自从智能手机流行后，你已经多久没有盲打过短信了？虽然iPhone的狂潮颠覆了手机行业，为用户带来了众多全新体验，但至少在打字这件事上，目前移动设备的用户体验要远远逊于传统的物理键盘。Senseg和迪士尼的触觉反馈技术的应用很有可能改变这种局面。
其实，2009年时微软也曾经申请过一项关于“触觉”的专利——“感光形状记忆聚合物显示屏（light-inducedshape-memorypolymerdisplayscreen）”。与Senseg的原理刚好相反，微软的技术恰恰是通过改变触摸屏的物理特性从而使用户感受到与真实情景相同的效果。据悉，微软使用了一种具有感光和记忆特性的聚合物涂层，在不同波长的紫外线照射下，这层涂层会变硬突起或者变软重新归于平整。
今年6月，一家名叫Tactus的公司將微软专利中描绘的情景变为了现实，当然，是以一种不同的方式。根据Tactus展示的原型机产品，当用户需要调用键盘时，原先平整光滑的触摸屏会发生神奇的变形，键盘的每个按键都会对应一个圆形的突起，瞬间一块物理键盘就出现了，使用完毕后，触摸屏又会还原成为原来平整的状态。这样的表现与当年微软专利中描绘的实际效果颇为相似，不过Tactus的技术原理与微软并不相同。
Tactus在显示屏上加上了一层所谓“力反馈层”，厚度不超过1毫米。“力反馈层”中是精心设计的细小通道，其中注满了液体，当需要物理键盘的时候，液体的分布就会发生变化，经由不同的通道，液体在触摸屏的特定区域发生聚集，从而形成水泡一样的半球形突起的物理按键，实际效果相当神奇。
普及在即
苹果和Senseg这边还在按兵不动，但老牌触控技术公司Immersion却正在将触觉技术推向移动设备市场。
游戏玩家朋友们对这家公司一定不会陌生，它开发的TouchSense力反馈技术被广泛应用在XBOX360和PS3等游戏主机的震动手柄当中。搭载这项技术的手柄能够配合游戏画面中的动作发出不同的震动，比如可以在赛车游戏中模拟不同地形驾驶的震动感受。
这家成立于1993年的公司近20年来一直专注于触觉相关技术的开发，目前在全球范围内已经积累了超过1200项专利，有近4亿台的移动设备正在使用由它开发的技术。与科幻感十足的Tactus相比，这家老牌厂商的技术则要务实许多。
手机震动大家都不陌生，Immersion的触觉技术正是从传统的手机震动上衍生出来的。目前手机的震动功能主要依靠手机内置的LRA（线性共振传动器）与ERM（旋转偏转质量微电机）来实现，它们只能提供相当基础的震动效果。但是随着LRA与ERM的发展，通过软件编程可以对震动效果重新设定，从而实现丰富的应用，而这正是Immersion的优势。
今年6月在上海举行的GSMA亚洲移动通信博览会期间，Immersion在短短几天内与本土厂商频频接触，寻求进军中国市场的机会。目前，获得Immersion技术授权的已经包括三星、LG、诺基亚、泛泰等多家知名厂商，其中，三星此前的畅销产品GalaxyS3和GalaxyNote中均使用了Immersion的技术。
展会上，Immersion向媒体展示了使用Immersion技术的多项应用，比如经过触感反馈优化的游戏愤怒的小鸟，在用户拉动弹弓时的震动效果与炮弹击中目标时截然不同。Immersion目前主要提供三套不同的解决方案。
首先是针对OEM厂商的TouchSense解决方案，TouchSense拥有TouchSense2000、TouchSense3000和TouchSense5000三种低中高端软件解决方案，支持LRA、ERM、压电式传感器和EAP驱动器，可以与Imagis、TI驱动器配合使用。
此外，Immersion能够提供一款名叫“Integrator”的工具，它能够快速便捷地将触觉效果融入OEM厂商定制的安卓系统中，实现触觉集成过程的自动化。
Immersion还为第三方的开发者提供SDK和其他一系列工具，其中预设了超过100种震动反馈效果，比如爆炸、拨动琴弦等。开发者可以为没有触感特效的游戏和应用添加这一效果。
Immersion营销副总裁DennisSheehan在沪期间接受媒体时表示，Immersion的软件非常划算，每台手机的新增成本不会超过1美元。
虽然成本不成问题，但是Immersion面临的最大挑战是耗电的问题，虽然当下的智能手机都能提供基本的震动体验，但是许多用户却为了省电选择关闭这项功能。
触摸屏控制 篇11
一、控制硬件总体设计
系统的总体框图如图1所示。系统可有输入, 输出, 控制三部分组成, 当触摸屏被按下触摸屏芯片读取触摸屏上X轴与Y轴的值, 然后通过SPI协议传送到控制器, 控制器负责信号的处理, 把处理完毕的信号以PWM方式输出驱动LED。
二、触摸屏的使用
本系统选择电阻式触摸屏, 它将矩形区域中触摸点 (X, Y) 的物理位置转换为代表X坐标和Y坐标的电压其触摸屏结构如图2所示。图3显示了四线触摸屏在两层相接触时的简化模型。对于四线触摸屏, 最理想的连接方法是将偏置为VREF的总线接ADC的正参考输入端, 并将设置为0V的总线接ADC的负参考输入端。
三、接口电路设计
1. 控制器与触摸屏连接
本系统采用美国TI公司生产的ADS7843, 该芯片内置12位AD转换、低导通电阻模拟开关的SPI总线接口触摸屏控制。供电电压为2.7～5.25V, 参考电压VREF为1V～+VCC, 转换电压范围为0～VREF, 控制器可通过内置的SPI输出口MOSI、MISO、SCK与触摸屏芯片进行连接, 如图4所示。
2. LED驱动电路
控制器输出PWM波形作为驱动电路的驱动信号, 三极管Q1作为斩波器件。当驱动信号为高电平时三极管处于截止状态, LED不亮;当输入信号为低电平三极管处于导通状态, LED点亮。红色LED的驱动电路如图5所示, 绿色与蓝色LED的驱动电路的结构与红色的相同, 单片机的PB7端为绿色LED的驱动信号, PD4为蓝色LED的驱动信号。
四、系统的程序设计
1. 系统总流程图
系统硬件可以分为输入、控制、输出部分, 其中控制部分是连接输入、输出。单片机程序决定输入如何影响输出, 输出如何响应输入, 其具体框图如图6所示。单片机对ADS7843进行读取后对数据进行坐标变换, 最后把处理的值输出驱动LED。
2. 触摸屏坐标读取
所谓的触摸点坐标是指当触摸屏被按下时触摸芯片读出的X轴与Y轴的数值。触摸坐标的读取时非常关键的, 它是触摸屏使用过程中最重要的环节, 若触摸点坐标有误, 将导致单片机错误处理。首先使能ADS7843, 然后向ADS7843写入测量X坐标的控制字, 延时若干毫秒后, 读取ADS7843的转换数据。读取的数据即X的坐标值;再把测量Y坐标控制字写入ADS7843, 延时若干毫秒后, 读取ADS7843的转换数据, 就得到了Y坐标的值, 然后禁止ADS7843。这样既完成了一次读取坐标值的过程。其具体流程如图7所示。
3. 系统坐标校准处理
由于任意两个触摸屏上的点密度都不可能完全一致, 所以要求在使用触摸屏之前, 必须进行校准。校准方式有两点校准, 三点校准, 四点校准等。其中, 校准的点数越多, 触摸屏数据越精确, 校准也越繁琐。本系统使用两点校准的方法对触摸屏进行校准。
(1) 先分别测试触摸屏左下角及右上角的坐标 (ads7843_xmin, ads7843_ymin) ; (ads7843_xmax, ads7843_ymax) ;
(2) 计算水平方向的比率 (ads7843_xts) 和垂直方向的比率 (ads7843_yts) ;
(3) 假设液晶屏中的当前点是液晶屏坐标 (X, Y) :
当前点的触摸屏的X坐标=X×ads7843_xts+ads7843_xmin;
当前点的触摸屏的Y坐标=Y×ads7843_yts+ads7843_ymin;
系统执行校准程序后把触摸屏左下角, 右下角的坐标值与水平方向的比率存放如单片机EEPROM中, 每当系统重新启动时调用对应的数值有于对触摸位置的判别。
4. 控制器SPI通讯
控制器ATmega48内部集成SPI通讯所需的软硬件功能, 主机和从机之间的SPI连接如图8所示。系统包括两个移位寄存器和一个主机时钟发生器, 通过将从机的SS引脚拉低, 主机启动一次通讯过程。主机和从机将需要发送的数据放入相应的移位寄存器。主机在SCK引脚上产生时钟脉冲以交换数据。主机的数据从主机的MOSI移出, 从从机的MOSI移入;从机的数据从从机的MISO移出, 从主机的MISO移入。主机通过将从机的SS拉高实现与从机的同步。
ADS7843读写时序如图9所示。由此可见ADS7843 SPI接口的一次完整操作需要3×8=24个DCLK时钟周期, 前8个脉冲接收8位的命令, 并在第6个脉冲的上升沿开始A/D转换器进入采样阶段, 从第9个脉冲开始进入转换阶段, 输出12位采样值, 转换结束进入空闲阶段。直到24个DCLK结束, CS置高电平, 一次测量结束。
5. 控制器PWM输出
系统使用了控制器快速PWM模式对驱动控制, 当系统采用8MHz晶振频率是快速PWM模式频率最大值为31.25KHz。计数器从BOTTOM计到MAX, 然后立即回到BOTTOM重新开始。对于普通的比较输出模式, 输出比较引脚OCRn在TCNTn与OCRn匹配时清零, 在BOTTOM时置位;对于反向比较输出模式, OCRn的动作正好相反。具体的时序图如图10所示。图中柱状的TCNTn表示这是单边斜坡操作。方框图同时包含了普通的PWM输出以及方向PWM输出。TCNTn斜坡上的短水平线表示OCRn和TCNTn的比较匹配。产生PWM波形的机理是OCRn寄存器在OCRnX与TCNTn匹配时置位 (或清零) , 以及在计数器清零 (从TOP变为BOTTOM) 的那一个定时器时钟周期清零 (或置位) 。输出的PWM频率可以通过如下公式计算得到:
变量N代表分频因子 (1、8、64、256或1024) 。
五、结论